KR20120073392A

KR20120073392A - 수면자세 자동교정침대

Info

Publication number: KR20120073392A
Application number: KR1020100135144A
Authority: KR
Inventors: 윤성훈
Original assignee: 윤성훈
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-05
Also published as: KR101244952B1

Abstract

본 발명은 수면자세와 코골이 소리를 인식하여 부적합 수면자세를 자동으로 교정하도록 구성된 수면자세 자동교정침대에 관한 것으로, 머리받침패드(23)를 전후방향과 좌우방향으로 각각 기울여주는 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 갖는 교정베개(20)와, 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하기 위한 모터구동부(31)와, 취침자의 수면자세를 영상으로 검출하는 카메라(32)와, 취침자의 수면자세를 복수의 영상데이터로 구분하여 저장하는 영상데이터저장부(33)와, 카메라(32)로부터 검출된 수면자세영상을 디지털데이터화한 후 수면자세를 판독하는 영상패턴인식부(34)와, 영상패턴인식부(34)로부터 판독된 수면자세 데이터와 영상데이터저장부(33)에 저장된 데이터를 상호 비교하여 자세교정데이터를 산출하고 산출된 자세교정데이터에 의해 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하기 위한 구동신호를 모터구동부(31)로 출력하는 마이크로콘트롤러(30)로 구성된 것으로, 취침자의 수면자세를 자동으로 교정할 수 있을 뿐만 아니라 수면자의 음성을 인식하여 코골이를 멈추거나 수면무호흡증을 경고할 수 있는 효과가 있다.

Description

수면자세 자동교정침대{Automatic correctional bed by sleeping posture}

본 발명은 수면자세 자동교정침대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수면자세와 코골이 소리를 인식하여 부적합 수면자세를 자동으로 교정하도록 구성된 수면자세 자동교정침대에 관한 것이다.

사람은 하루 24시간 중 1/4 ~ 1/3을 수면 상태에 놓이게 되므로, 수면자세 또한 깨어있을 때 못지않게 중요하게 된다. 이러한 수면자세에는 똑바로 천장을 보고 자는 자세(이하, “정자세”라 함), 옆으로 자는 자세(이하, “옆자세”라 함), 엎드려 자는 자세(이하, “엎자세”라 함) 등 다양한 자세로 수면을 취하게 되며, 특히 엎자세는 목통증을 유발시키거나 허리에 많은 무리를 주어 허리디스크와 같은 병을 발생시킬 뿐만 아니라 혈액순환장애를 일으키거나 얼굴을 붓게 만들기도 하며, 유아의 경우 호흡곤란으로 종종 심각한 문제가 발생되기도 한다.

또한, 수면자세는 수면 후의 기분이나 숙면도에 강한 영향을 주게 되며, 수면자세가 나쁘면 피로가 풀리지 않게 된다. 즉 수면 중 자세가 부자연스럽게 되면 수면자세의 불편함 때문에 뒤척임이 증가하여 얕은 잠만이 지속 되어 다음날 피로하게 된다.

따라서 바른(정자세) 수면이 숙면에 중요하게 되며, 이러한 바른 수면자세는 일과 중에 어긋난 몸의 일그러짐을 교정해 주어 피로회복에 도움을 준다고 알려져 있다.

또, 베개의 높이가 적절치 못하면 목디스크 등과 같은 통증을 유발시키게 되는데, 종래의 베개는 높이가 고정되어 있기 때문에 적절한 높이를 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 구강내의 연구개 또는 목젖이 늘어져서 기도를 막는 경우 코골이를 유발시키게 되는데, 이와 같은 코골이는 동침자의 수면을 방해하고, 만성피로의 원인이 되며, 심하면 수면 중 돌연사의 원인으로 알려진 수면무호흡증으로 발전된다.

이러한 코골이 또는 수면무호흡증을 멈추기 위해서는 옆에서 머리의 위치를 조정하면 멈추게 되지만 옆에서 지켜보면서 멈추기란 매우 어려운 일이며, 동침자가 잠을 못 이루게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 수면 중 자세를 자동으로 교정할 수 있고, 코골이를 인식하여 자세교정으로 코골이를 멈추거나 경고할 수 있는 수면자세 자동교정침대를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 머리받침패드를 전후방향과 좌우방향으로 각각 기울여주는 좌우틸팅모터와 전후틸팅모터를 갖는 교정베개와, 좌우틸팅모터와 전후틸팅모터를 구동하기 위한 모터구동부와, 취침자의 수면자세를 영상으로 검출하는 카메라와, 취침자의 수면자세를 복수의 영상데이터로 구분하여 저장하는 영상데이터저장부와, 카메라로부터 검출된 수면자세영상을 디지털데이터화한 후 수면자세를 판독하는 영상패턴인식부와, 영상패턴인식부로부터 판독된 수면자세 데이터와 영상데이터저장부에 저장된 데이터를 상호 비교하여 자세교정데이터를 산출하고 산출된 자세교정데이터에 의해 좌우틸팅모터와 전후틸팅모터를 구동하기 위한 구동신호를 모터구동부로 출력하는 마이크로콘트롤러로 구성하여 수면자세 자동교정침대가 제공된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 카메라와 영상패턴인식부에 의해 수면자의 수면자세를 인식하여 교정베개의 위치를 조정함으로써 취침자의 수면자세를 자동으로 교정하도록 되어 있기 때문에 숙면을 취할 수 있는 효과가 있으며, 콘덴서마이크와 음성패턴인식부에 수면자의 음성을 인식하여 코골이를 멈추게 하거나 수면무호흡증을 경고할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수면자세 자동교정침대를 보인 블록구성도.
도 2는 본 발명에 따른 교정베개가 하강된 상태를 보인 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 교정베개가 상승된 상태를 보인 사시도.

이하 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 머리받침패드(23)를 전후방향과 좌우방향으로 각각 기울여주는 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 갖는 교정베개(20)와, 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하기 위한 모터구동부(31)와, 취침자의 수면자세를 영상으로 검출하는 카메라(32)와, 취침자의 수면자세를 복수의 영상데이터로 구분하여 저장하는 영상데이터저장부(33)와, 카메라(32)로부터 검출된 수면자세영상을 디지털데이터화한 후 수면자세를 판독하는 영상패턴인식부(34)와, 영상패턴인식부(34)로부터 판독된 수면자세 데이터와 영상데이터저장부(33)에 저장된 데이터를 상호 비교하여 자세교정데이터를 산출하고 산출된 자세교정데이터에 의해 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하기 위한 구동신호를 모터구동부(31)로 출력하는 마이크로콘트롤러(30)로 구성된다.

또한, 취침자의 코골이 소리 특성데이터를 저장하여 두는 음성데이터저장부(35)와, 취침자의 코고는 음성을 입력받기 위한 콘덴서마이크(36)와, 콘덴서마이크(36)로부터 입력되는 아날로그 음성신호를 디지털신호로 변환하기 위한 A/D컨버터(37)와, A/D컨버터(37)로부터 출력되는 디지털 음성신호를 마이크로콘트롤러(30)로 전송하여 음성데이터저장부(35)에 저장된 코골이 소리 특성데이터와 비교하여 코골이 상태의 여부를 판독하는 음성패턴인식부(38)가 구비된다.

또, 상기 교정베개(20)의 하측에 모터(도시 생략)가 내장된 통상의 승강실린더(40)를 설치하여 교정베개(20)를 상하방향으로 승강시키도록 구성할 수 있다.

상기 마이크로콘트롤러(30)의 출력포트 “OP2”에는 경고램프(41)를 접속하여 취침자 또는 주변 사람에게 수면자세의 위험이나 코골이의 지속을 시각적으로 경고할 수 있도록 하며, 마이크로콘트롤러(30)의 출력포트 “OP3”에는 경고스피커(42)를 접속하여 취침자 또는 주변 사람에게 수면자세의 위험이나 코골이의 지속을 청각적으로 경고할 수 있도록 하고, 마이크로콘트롤러(30)의 출력포트 “OP4”에는 전화발신부(44)를 접속하여 취침자 또는 주변 사람에게 수면자세의 위험이나 코골이의 지속을 전화발신으로 알려주도록 한다.

상기 마이크로콘트롤러(30)의 입력포트 “IP2”에는 교정베개(20)를 수동으로 작동시키거나 자동으로 작동시키기 위한 수동/자동모드 전환스위치(46)가 접속되고, 마이크로콘트롤러(30)의 입력포트 “IP1”에는 교정베개(20)에 구비된 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22) 및 승강실린더(40)를 수동조작모드에서 구동하기 위한 베개위치 조절스위치(48)가 접속된다.

또, 마이크로콘트롤러(30)의 입력포트 “IP3”와 “IP4”에는 영상패턴인식부(34)와 음성패턴인식부(38)가 각각 접속되며, 마이크로콘트롤러(30)의 출력포트 “OP1”에는 모터구동부(31)가 접속된다.

첨부도면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 카메라(32)와 콘덴서마이크(36)는 예를 들어서 침대(10)의 헤드보드(12)에 설치할 수 있으며, 특히 카메라(32)는 취침자의 수면자세 획득을 위해 하향 설치될 수 있다.

한편, 영상데이터저장부(33)에 저장되는 취침자의 수면자세 데이터는 예를 들어서, 똑바로 누운“정자세”, 옆으로 누운 “옆자세”, 땅을 보고 엎드린 “엎자세”로 구분하여 저장되며, 특히 사용자의 수면자세를 미리 취득한 후 특성을 데이터화한 후 저장할 수 있다.

또, “옆자세”는 좌측을 향해 누운상태와 우측을 향해 누운상태를 구분한 자세데이터로 영상데이터저장부(33)에 저장되며, 영상패턴인식부(34)에서의 패턴인식도 “옆자세”인 경우 좌향인가 우향인가의 여부를 다시 가리게 된다.

상기 경고램프(41)와 경고스피커(42)는 수면자가 위험한 상태에 놓인 것으로 판독된 경우 마이크로콘트롤러(30)로부터 송출되는 경고신호에 의해 시각적 및 청각적으로 경고를 하여 수면자를 깨우게 된다.

상기 경고램프(41)는 예를 들어서, 발광다이오드와 같은 광소자로 구성할 수 있으며, 바람직하게는 고휘도 발광다이오드 어레이로 구성함이 시인성을 높일 수 있고, 그 발광다이오드로 공급되는 구동전류를 일정한 간격으로 단속하는 발진회로를 부가하여 구성할 수 있다.

상기 전화발신부(44)에는 비상전화번호를 미리 입력해두며, 마이크로콘트롤러(30)로부터 비상호출신호가 출력되면 미리 정해진 횟수 또는 무한정 반복하여 비상호출을 시도한다.

상기 수동/자동모드 전환스위치(46)와 베개위치 조절스위치(48)는 예컨대, 침대(10)의 헤드보드(12)에 장착하여 수면자가 누워 있는 상태에서 조작할 수 있도록 구성할 수 있으며, 특히 베개위치 조절스위치(48)는 목피로를 푸는 용도로 사용될 수도 있다.

도면 중 미설명 부호 14는 침대(10)에 구비된 매트리스를 나타낸 것이다.

이하 본 발명에 따른 작용을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도1에 도시된 바와 같이 교정베개(20)의 머리받침패드(23) 높이와 전후좌우 기울기를 적절한 상태로 세팅하는 경우 마이크로콘트롤러(30)에 접속되어 있는 수동/자동모드 전환스위치(46)를 조작하여 수동모드로 전환한 상태에서 베개위치 조절스위치(48)를 수동 조작하게 되면, 교정베개(20)에 설치되어 있는 전후틸팅모터(22)와 좌우틸팅모터(21)에 의해 머리받침패드(23)의 전후좌우 기울기를 임의로 변경할 수 있게 되며, 승강실린더(40)에 의해 머리받침패드(23)의 높이를 적절한 높이로 변경할 수 있게 된다.

이와 같이 첨부도면 도2는 승강실린더(40)에 의해 교정베개(20)의 머리받침패드(23)가 하강된 상태를 보인 것이며, 첨부도면 도3은 승강실린더(40)에 의해 교정베개(20)의 머리받침패드(23)가 상승된 상태를 보인 것이다.

한편, 교정베개(20)의 머리받침패드(23) 높이를 적절한 높이로 세팅한 상태에서 수동/자동모드 전환스위치(46)를 조작하여 자동모드로 전환하고, 침대(10)에 설치된 교정베개(20)의 머리받침패드(23)에 머리를 베고 매트리스(14)에 누워서 취침하게 되면, 침대(10)의 헤드보드(12)에 하향 설치되어 있는 카메라(32)로부터 취침자의 수면자세가 일정시간 간격으로 취득되어 영상패턴인식부(34)를 통해 예컨대, 정자세, 옆자세, 엎자세 중 하나인 가의 여부가 판독되고, 그 결과가 마이크로콘트롤러(30)의 입력포트(IP3)를 통해 입력된다.

이때 영상패턴인식부(34)로부터의 패턴인식 과정은 영상데이터저장부(33)에 저장된 정자세, 옆자세, 엎자세에 대한 자세데이터를 마이크로콘트롤러(30)가 액세스하여 영상패턴인식부(34)로 송출함으로써 영상패턴인식부(34)에서 진행되며, 영상패턴인식부(34)에서는 카메라(32)로부터 입력된 취득영상과 영상데이터저장부(33)로부터 송출된 자세데이터를 비교하여 수면자세를 인식하게 된다.

이후 영상패턴인식부(34)에 의해 인식된 수면자세에 따라 마이크로콘트롤러(30)는 모터구동부(31)를 통해 교정베개(20)에 구비된 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하여 머리받침패드(23)를 좌우방향 또는 전후방향으로 기울여 취침자의 머리를 천천히 움직임으로써 수면자세를 원하는 자세로 교정하게 된다.

예를 들어서, 영상패턴인식부(34)로부터 판독된 수면자세가 “정자세”로 판정된 경우 마이크로콘트롤러(30)는 교정베개(20)를 구동하지 않고 그대로 유지하게 되며, 영상패턴인식부(34)로부터 판독된 수면자세가 “엎자세”로 판정된 경우 마이크로콘트롤러(30)는 모터구동부(31)를 통해 좌우틸팅모터(21)를 정역방향으로 일정횟수 구동하여 머리받침패드(23)를 좌측 또는 우측으로 길울여서 수면자를 “정자세”로 교정되도록 뒤척임을 유도하게 된다.

이때 마이크로콘트롤러(30)가 전후틸팅모터(22)도 함께 구동하게 되면, 수면자의 뒤척임 유도에 도움을 주게 된다.

또한, 영상패턴인식부(34)로부터 판독된 수면자세가 “옆자세”로 판정되면, 영상패턴인식부(34)는 “옆자세”가 좌향인가 우향인가의 여부를 또 다시 판독하게 되는데, 이때 “옆자세”가 좌향인 경우에는 마이크로콘트롤러(30)로부터 모터구동부(31)를 통해 좌우틸팅모터(21)로 정회전신호가 출력되어 교정베개(20)의 머리받침패드(23) 좌측이 상향하고 우측은 하향하도록 기울면서 수면자가 “정자세”로 자세교정하도록 움직임을 유도하게 된다.

또, 영상패턴인식부(34)로부터 판독된 “옆자세”가 우향인 경우에는 마이크로콘트롤러(30)로부터 모터구동부(31)를 통해 좌우틸팅모터(21)로 역회전신호가 출력되어 교정베개(20)의 머리받침패드(23) 우측이 상향하고 좌측은 하향하도록 기울면서 수면자가 “정자세”로 자세교정하도록 움직임을 유도하게 된다.

또, 마이크로콘트롤러(30)는 자세교정을 여러 차례 시도하여도 교정되지 못하고 소정시간을 초과하여 “엎자세”를 유지하는 경우 위험상황으로 판단 경고램프(41)와 경고스피커(42)를 구동하여 시각과 청각으로 경고하여 깨움을 시도하게 된다.

이와 같은 노력에도 불구하고 여전히 수면자가 깨어나지 못하고 엎드린 자세로 미리 정해진 위험시간을 초과하게 되면, 마이크로콘트롤러(30)는 매우 위험하고 급박한 상황으로 판단 전화발신부(44)로 비상호출신호를 송출하여 전화발신부(44)에 미리 입력되어 있던 비상호출전화번호로 발신하여 도움을 요청하게 된다.

한편, 수면자로부터 발생되는 음성을 분석하여 코골이상태, 수면무호흡상태 등을 판독한 다음 자세를 교정하여 코골이를 멈추거나 경고할 수 있는데, 이러한 동작은 먼저 콘덴서마이크(36)로부터 입력된 수면자의 아날로그 음성신호가 A/D컨버터(37)를 거쳐 디지털신호로 변환되어 음성패턴인식부(38)로 입력되면, 음성패턴인식부(38)는 마이크로콘트롤러(30)를 통해 음성데이터저장부(35)에 저장되어 있는 코골이 음성데이터와 수면호흡증 음성데이터를 송출받아 상호 비교하여 코골이 소리 또는 수면무호흡증을 판독하게 된다.

이때 콘덴서마이크(36)로부터 입력된 수면자의 음성이 코골이 소리로 판독된 경우 마이크로콘트롤러(30)는 모터구동부(31)를 통해 좌우틸팅모터(21)를 구동하여 머리받침패드(23)를 좌우방향으로 기울여줌으로써 코골이가 멈출 수 있도록 유도하게 된다.

또, 코골이상태일 때 좌우틸팅모터(21) 뿐만 안니라 전후틸팅모터(22)도 구동하여 코골이를 멈추는데 도움을 줄 수 있다.

그리고, 콘덴서마이크(36)로부터 입력된 수면자의 음성이 수면무호흡증으로 판독된면 마이크로콘트롤러(30)는 모터구동부(31)를 통해 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하여 머리받침패드(23)를 큰 각도로 빠르게 구동하여 수면자를 깨우거나 전화발신부(44)로 비상호출신호를 출력하여 위험을 알리게 된다.

10 : 침대 12 : 헤드보드
20 : 교정베개 21 : 좌우틸팅모터
22 : 전후틸팅모터 23 : 머리받침패드
30 : 마이크로콘트롤러 31 : 모터구동부
32 : 카메라 33 : 영상데이터저장부
34 : 영상패턴인식부 35 : 음성데이터저장부
36 : 콘덴서마이크 37 : A/D컨버터
38 : 음성패턴인식부 40 : 승강실린더
41 : 경고램프 42 : 경고스피커
44 : 전화발신부 46 : 수동/자동모드 전환스위치
48 : 베개위치 조절스위치

Claims

머리받침패드(23)를 전후방향과 좌우방향으로 각각 기울여주는 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 갖는 교정베개(20)와;
좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하기 위한 모터구동부(31)와;
취침자의 수면자세를 영상으로 검출하는 카메라(32)와;
취침자의 수면자세를 복수의 영상데이터로 구분하여 저장하는 영상데이터저장부(33)와;
상기 카메라(32)로부터 검출된 수면자세영상을 디지털데이터화한 후 수면자세를 판독하는 영상패턴인식부(34)와;
상기 영상패턴인식부(34)로부터 판독된 수면자세 데이터와 상기 영상데이터저장부(33)에 저장된 데이터를 상호 비교하여 자세교정데이터를 산출하고, 산출된 자세교정데이터에 의해 상기 좌우틸팅모터(21)와 전후틸팅모터(22)를 구동하기 위한 구동신호를 상기 모터구동부(31)로 출력하는 마이크로콘트롤러(30)로 구성된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항에 있어서, 취침자의 코골이 소리 특성데이터를 저장하여 두는 음성데이터저장부(35)와, 취침자의 코고는 음성을 입력받기 위한 콘덴서마이크(36)와, 이 콘덴서마이크(36)로부터 입력되는 아날로그 음성신호를 디지털신호로 변환하기 위한 A/D컨버터(37)와, 이 A/D컨버터(37)로부터 출력되는 디지털 음성신호를 상기 마이크로콘트롤러(30)로 전송하여 상기 음성데이터저장부(35)에 저장된 코골이 소리 특성데이터와 비교하여 코골이 상태의 여부를 판독하는 음성패턴인식부(38)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항에 있어서, 상기 카메라(32)는 침대(10)의 헤드보드(12)에 설치된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 2 항에 있어서, 상기 콘덴서마이크(36)는 침대(10)의 헤드보드(12)에 설치된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항에 있어서, 상기 교정베개(20)를 상하방향으로 승강시키는 승강실린더(40)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러(30)의 출력포트에 경고램프(41)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러(30)의 출력포트에 경고스피커(42)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러(30)의 출력포트에 전화발신부(44)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러(30)의 입력포트에 수동모드 또는 자동모드로의 전환을 위한 수동/자동모드 전환스위치(46)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러(30)의 입력포트에 베개위치 조절스위치(48)가 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 수면자세 자동교정침대.